Jak spawać aluminium

Aluminium znany też jako glin jest trzecim po tlenie (O) i krzemie (Si) najpospolitszym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi. Jest przy tym najczęściej występującym metalem stanowiącym ok. 8% masy skorupy ziemskiej. Obecnie aluminium jest drugim ( po stali ) metalem na świecie pod względem częstotliwości zastosowania i systematycznie zyskuje na popularności. Metal ten znajduje szerokie zastosowanie. Przykładowe użycie aluminium znajdziemy w przemyśle opakowań (puszki, folia aluminiowa), budownictwie (okna, drzwi, okucia, okablowanie), przemyśle maszynowym (różne profile aluminiowe, obudowy, ramy maszyn tzw. „lekkiej” konstrukcji), w produkcji narzędzi (noże, garnki) a także w elektronice (elementy procesorów i tranzystorów, osłony ochronne, żyły przewodów i kabli, kontakty w układach scalonych), w przemyśle lotniczym, samochodowym, stoczniowym i inne (na przykład lustra, folie kondensatorów, złączki, końcówki montażowe itp.) Taka wszechobecność stawia przed spawaczami wyzwanie jak i czym połączyć ten metal. Aluminium, choć trudnym, jest naprawdę dobrze spawalnym materiałem, pod warunkiem, że pozna się go od strony chemo-fizycznej, gdyż bez takich wiadomości nigdy nie wykonamy dobrze swojej pracy. Zwłaszcza w epoce spawarek inwertorowych. A warto poznać, gdyż pospawanie 1 cm aluminium w punkcie usługowym kosztuje ok. 5 zł. Aluminium nie jest spotykane w przyrodzie jako wolny metal, gdyż jest zbyt aktywnie łączy się z innymi pierwiastkami. Zamiast tego występuje on złączony z ponad 270 różnymi minerałami m.in. w glinie skąd pochodzi nazwa glin. Głównym źródłem aluminium jest ruda boksytu składająca się z ≈60% tlenku glinu Al2O3, 22% Fe2O3, 12% H2O i ok. 6% innych zanieczyszczeń. Rudę po rozdrobnieniu, w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem poddaje się działaniu wodorotlenku NaOH. Następnie wykrystalizowuje się Al(OH)3 i wypala się go do tlenku Al2O3. Rozpuszcza się go następnie w fluorku sodowo-glinowym i poddaje elektrolizie. Po podwójnej elektrolizie można uzyskać produkt zawierający 99,99% Al. Niestety elektroliza wymaga bardzo dużej ilości energii elektrycznej i stąd np. Huta Konin zaprzestała produkcji aluminium pierwotnego ze względu na cenę prądu. Gęstość tego srebrzystobiałego lekkiego metalu jest trzy razy mniejsza niż gęstość żelaza i wynosi 2,7 g/cm3. Aluminium odznacza się dobrą przewodnością elektryczną, dobrym przewodnictwem cieplnym, a ponadto tworzy z niektórymi metalami stopy o dobrych, własnościach odlewniczych oraz stopy o dobrych własnościach plastycznych. Niezwykłą własnością aluminium jest jego odporność na korozję, co zawdzięcza zjawisku pasywacji. Polega ono na tym, że pod wpływem powietrza aluminium pokrywa się cienką warstwą tlenku aluminium, skutecznie zatrzymując dalsze utlenianie się metalu. Warstwa ta dobrze przylega do powierzchni metalu, a ponieważ jest bardzo szczelna - zabezpiecza metal. Inne jego cenne właściwości to odporność na działanie wody, związków azotowych i wielu kwasów organicznych. Działają na aluminium tylko kwas solny, kwas siarkowy i oraz ługi (wodorotlenki np. NaOH, KOH). Nie jest odporne również na obedcność kwasów beztlenowych (HF, HCl), wody morskiej i jonów rtęci. Aluminium odznacza się dobrymi właściwościami plastycznymi, łatwo daje się kuć, walcować, przeciągać jak i poddaje się obróbce skrawaniem. Własności wytrzymałościowe czystego aluminium nie są zbyt dobre nawet w temperaturze otoczenia. Ponadto nieznaczny wzrost temperatury powoduje szybkie ich pogorszenie. Aluminium w stanie wyżarzonym po obróbce plastycznej ma R=3,5 – 6 0 kG/mm2. Poprawę własności wytrzymałościowych aluminium można uzyskać przez zastosowanie zgniotu na zimno lub przez wprowadzenie do aluminium odpowiednich składników stopowych. Po zgniocie można uzyskać R= 11- 18 kG/cm2. Wytrzymałość czystego wyżarzonego aluminium jest niska Rm = 70 – 120 MPa, Re = 20 – 40 MPa, wydłużenie A10 = 30 – 45, przewężenie Z = 80 – 95%. Twardość wynosi 15 – 30 HB; może jednak być umacniana przez zgniot.